(57)【要約】【課題】マグネットの大型化が可能で、しかもマグネットに割れが生じることのない、高温時の接着強度を低下させることのない、設計の自由度の大きな永久磁石付ロータを提供する。【解決手段】ロータ２に対して同心状または偏芯状の円弧外形を有するマグネット２を外周に接着する永久磁石付ロータにおいて、マグネット２を円弧の中央部４でロータ１の軸方向に２分割以上に分割した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータに対して同心状または偏芯状の円弧外形を有するマグネットを外周に接着する永久磁石付ロータにおいて、前記マグネットを前記円弧の中央部でロータの軸方向に分割したことを特徴とする永久磁石付ロータ。
【請求項２】
前記分割による分割溝は、１本又は複数本としたことを特徴とする請求項１記載の永久磁石付ロータ。
【請求項３】
請求項２記載の永久磁石付ロータと、前記永久磁石付ロータを内部空間に回転可能に収納し巻線を備えた固定子とから成ることを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石付ロータおよびこれを用いた電動機に関し、特にそのマグネットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石形電動機の回転子には表面に同心状または偏芯状のマグネットを接着する構造を採用しているものが多い。この場合、マグネットは一定の接着層の厚さで同心円のロータコアまたはシャフトに接着することで固定されていた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−８４２３号公報
【０００３】
図４（ａ）は従来の永久磁石付ロータの斜視図を示している。
図において、４０は永久磁石付ロータで、永久磁石付ロータ４０は、鉄などの高透磁率材または積層された鉄板等からなる円筒形のロータコア４１の外周面に、複数個の同心円弧又は偏心円弧状の永久磁石４２を等分に配置しており、１個の永久磁石形状は、円筒形状を回転方向に略等分してできた形状を軸方向に引き伸ばした形状である。永久磁石４２はロータコア４１の外周面に接着剤で固定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、永久磁石形電動機の大型化に伴い、使用されるマグネットの寸法が大きくなり、接着するマグネットとロータコアまたはシャフトとの線膨張係数の違いからくる冷却時に発生する熱ストレスによりマグネットに割れが生じることがあった。
また、マグネットの大型化によってマグネット部で発生する渦電流損も大きくなり、回転子部の温度上昇を高くなり、高温時の接着強度を低下させた。
これらの欠点を回避するためには同心状または偏芯状のマグネットを大型化することをやめて、小型にしなければならず、そうすると設計上の制約が大きくなってしまった。
本発明の目的は、これらの欠点を解決するためになされたもので、マグネットの大型化が可能で、しかもマグネットに割れが生じることのない、高温時の接着強度を低下させることのない、設計の自由度の大きな永久磁石付ロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、永久磁石付ロータに係り、ロータに対して同心状または偏芯状の円弧外形を有するマグネットを外周に接着する永久磁石付ロータにおいて、前記マグネットを前記円弧の中央部でロータの軸方向に分割したことを特徴としている。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の永久磁石付ロータにおいて、前記分割による分割溝を１本又は複数本としたことを特徴としている。
また、請求項３記載の発明は、電動機に係り、請求項２記載の永久磁石付ロータと、前記永久磁石付ロータを内部空間に回転可能に収納し巻線を備えた固定子とから成ることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
上記のような構成により、接着する同心状または偏芯状のマグネットを円弧を１本または複数の細い分割溝で細分化することで、マグネットにかかる熱ストレスを小さくして割れを抑え、渦電流の発生を小さくして回転子の温度上昇を抑えることができるので、マグネットの大型化が可能で、設計の自由度の大きな永久磁石付ロータが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に発明の実施例を図１に基づいて説明する。
図１は本発明による永久磁石付ロータ（１本の分割溝）の正面図である。
図において、１はロータコア、２は偏芯状の円弧外形を有するマグネット（以下、偏心マグネット）、３は接着剤である。マグネット２はその内径を「ロータコア１の外径＋接着層３の厚さ」で成型された状態で接着層によってロータコア１に接着されている。
このようなものにおいて、本発明によると、偏心マグネット２を偏心円弧の中央部２Ｃでロータコア１の軸方向（図で紙面に垂直方向）に１本の溝切りをして左右に２分割したことを特徴としている。このように１本の分割溝４で偏心マグネット２を２分割することにより、膨張・収縮の際に偏心マグネット２の端部に加わる応力が従来装置と比べて小さくなり、マグネットに割れが生じることがなくなる。
【０００８】
以下、従来のロータと本発明のロータとを同一図面に記載して、比較検討することにする。
図２は永久磁石付ロータの硬化時（高温）の正面図で、（ａ）は従来のロータ、（ｂ）は本発明のロータである。
図において、高温の硬化時にはロータコア１は膨張しており、そのときのロータコア１の半径はＲＨであり、マグネット２の内径はＲＭである。このときのマグネット２とロータコア１との間の間には厚みδ０の接着剤が介在していて、（ａ）の従来のロータにおいても、（ｂ）の本発明のロータにおいても、マグネットに加わる力Ｆはゼロである。なお、図の点線で示す円弧は膨張前のロータコア１の大きさ（標準）である。
【０００９】
次に、図２の硬化時（高温）から図３の冷却時に温度が変化すると、マグネット２は線膨張係数がほぼ０で収縮しないのに対して、ロータコア１は鋼製のため線膨張係数は１２×１２-6であり、収縮する。したがって、ロータコア１の半径の変化は、両図で硬化時（図２）の半径はＲＨから冷却時（図３）の半径はＲＣに収縮するため、マグネット２の幅の中央部よりも両側の接着層にマグネットの内径ＲＭの曲率とコア１の外径ＲＭの曲率の差に相当する伸びを生じさせ、接着剤のヤング率に応じた応力がマグネット２にかかることになる。
その応力の大きさを従来のロータの場合と本発明のロータの場合を比較すると、
〈従来のロータの応力Ｆ２の大きさ〉
従来のロータの構成は１個のマグネット２の円弧方向の幅が広いため、下記式（１）による力Ｆ２の力がマグネットにかかることになる。
Ｆ２＝Ｅ（δ２−δ０）・・・・（１）
この応力Ｆ２がマグネット２の強度を超えたとき亀裂を生じさせることにある。
〈本発明のロータの応力Ｆ１の大きさ〉
本発明のロータでは１個のマグネット２をマグネット２の円弧方向に分割溝４（図２）で互いに分離しているため、ロータコア１が収縮しても変形量が小さく、同心状または偏芯状の形状を変えることは殆どない。
下記式（２）による力Ｆ１の力がマグネットにかかることになる。
Ｆ１＝Ｅ（δ１−δ０）・・・・（２）
したがって、式（３）の関係が生じている。
Ｆ１＜Ｆ２・・・・（３）
【００１０】
このように、本発明によれば、設計上の制約をうけることなくマグネットの亀裂は抑えられた。同時に細分化によって渦電流の発生を抑えられる副効果も得られた。
【００１１】
なお、分割溝４は狭ければ狭いほど良い。実際は加工のし易さから、０．０５〜０．５ｍｍが推奨される。
また、分割溝４は上記実施例では１本設けたが、複数本設けることも可能である。実験によれば、むしろ分割溝４の本数が多ければ多いほど（加工の手間がかかるけれども）、応力の発生、渦電流の発生では好ましいことが判明した。
【００１２】
図４（ｂ）は上述した本発明の永久磁石付ロータの斜視図を示している。
図において、１０は永久磁石付ロータで、永久磁石付ロータ１０は、鉄などの高透磁率材または積層された鉄板等からなるロータコア１の外周面に複数個の同心円弧又は偏心円弧状の永久磁石２を等分に接着剤３で接着配置している。
そして、本発明により、各永久磁石２はその中央部でロータの軸方向に分割溝４が形成されて、各永久磁石２を図の左右に２分割している。
これにより、応力の発生、渦電流の発生が抑制される。
【００１３】
このような本発明の永久磁石付ロータ１０を固定子の内部空間に回転可能に収納して電動機を作成したところ、マグネットに割れが生じることがなく、高温時の接着強度を低下させることがなく、設計の自由度の大きな電動機が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明による永久磁石付ロータ（１本の分割溝）の正面図である。
【図２】永久磁石付ロータの硬化時（高温）の正面図で、（ａ）は従来のロータ、（ｂ）は本発明のロータである。
【図３】永久磁石付ロータの冷却時の正面図で、（ａ）は従来のロータ、（ｂ）は本発明のロータである。
【図４】永久磁石付ロータの斜視図で、（ａ）は従来のロータ、（ｂ）は本発明のロータである。
【符号の説明】
【００１５】
１０．永久磁石付ロータ
１．ロータコア
２．マグネット
３．接着剤
４．分割溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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